Bezpieczeństwo energetyczne a rozwój odnawialnych źródeł energii

Bezpieczeństwo energetyczne a rozwój odnawialnych źródeł energii
Autorzy: Magdalena Borgosz – Koczwara 1), Kazimierz Herlender 2)
(„Energetyka” – marzec 2008)
Restrukturyzacja sektora energetyki przebiega w ostatnich dwudziestu latach w kierunku poszukiwania
dynamicznej równowagi pomiędzy mechanizmami rynkowymi i regulacją utoŜsamianą z działaniami
państwa. Niekwestionowana jest rola rynku jako skutecznego narzędzia optymalizacji krótkoterminowej w
warunkach nadmiaru zasobów, jednak w horyzontach długoterminowych, właściwych planowaniu
strategicznemu, mechanizmy konkurencyjności nie prowadzą do poŜądanych rezultatów.
Zadaniem państwa, którego prerogatywy często przenoszone są na organizacje ponadnarodowe, jest
tworzenie ram prawnych funkcjonowania rynku i formułowania polityki energetycznej.
Liczne dokumenty Komisji Europejskiej stwarzają moŜliwości realizacji celów strategicznych UE na drodze
osiągnięcia celów cząstkowych. Zasadniczy trzon regulacji, zwłaszcza w zakresie sektora energetycznego,
stanowią dyrektywy. Oprócz dyrektyw naleŜy wymienić równieŜ inne akty prawne, takie jak:
Zielona Księga 2000,
Raport „Energia i Transport" 2000-2004,
Raport o Zielonej Księdze,
Zielona Księga 2006,
Pakiet energetyczny,
Konkluzje Prezydencji,
Europejska polityka energetyczna.
Kształt polityki energetycznej Polski, której zasadniczym celem powinno być zapewnienie bezpieczeństwa
energetycznego państwa nie moŜe nie uwzględniać działań podejmowanych przez Unię Europejską. Zatem
wszelkie akty prawne i wytyczne dotyczące zakresu kreowania polityki energetycznej państwa muszą
uwzględniać wyŜej wymienione przepisy unijne.
Do najwaŜniejszych krajowych regulacji prawnych w zakresie rozwoju, ogólnie rozumianego, sektora
energii elektrycznej naleŜy zaliczyć:
Ustawę Prawo energetyczne z dnia 10 04 1997 r. wraz z późniejszymi zmianami [1],
Ustawę Prawo ochrony środowiska z dnia 27 04 2001 r. [2],
Rozporządzenie MG PiPS z dnia 30 05 2003 r. [3] w sprawie szczegółowego zakresu obowiązku
zakupu energii elektrycznej i ciepła z odnawialnych źródeł energii oraz energii elektrycznej
wytwarzanej w skojarzeniu w wytwarzaniem ciepła,
Rozporządzenie MG z dnia 4 05 2007 r. [4] w sprawie szczegółowych zasad funkcjonowania
systemu elektroenergetycznego.
Na podstawie wytycznych zamieszczonych w wymienionych aktach prawnych przygotowuje się wszelkiego
rodzaju strategie i polityki energetyczne państwa, które mają słuŜyć właściwemu rozwojowi wszystkich
sektorów gospodarki odpowiedzialnych za bezpieczeństwo energetyczne państwa w horyzontach średnio- i
długoterminowych.
Bezpieczeństwo energetyczne
Definicja bezpieczeństwa energetycznego podana jest w trzech róŜnych dokumentach, a mianowicie: w
Doktrynie zarządzania bezpieczeństwem energetycznym [5], w Prawie Energetycznym [6] oraz w Polityce
energetycznej Polski do roku 2025 [7].
W Doktrynie zarządzania bezpieczeństwem energetycznym sformułowano definicję bezpieczeństwa w
sposób następujący: „Bezpieczeństwo energetyczne to zdolność do zaspokojenia w warunkach rynkowych
popytu na energię pod względem ilościowym i jakościowym, po cenie wynikającej z równowagi popytu i
podaŜy, przy zachowaniu warunków ochrony środowiska" [5].
Definicja bezpieczeństwa energetycznego podana w Prawie energetycznym [6] brzmi: „Bezpieczeństwo
energetyczne jest to stan gospodarki umoŜliwiający pokrycie bieŜącego i perspektywicznego
zapotrzebowania odbiorców na paliwa i energię w sposób technicznie i ekonomicznie uzasadniony, przy
zachowaniu wymagań ochrony środowiska".
W Polityce energetycznej Polski do roku 2025 bezpieczeństwo energetyczne zdefiniowano jako „stan
gospodarki umoŜliwiający pokrycie bieŜącego i perspektywicznego zapotrzebowania odbiorców na paliwa i
energię, w sposób technicznie i ekonomicznie uzasadniony, przy minimalizacji negatywnego oddziaływania
sektora energii na środowisko i warunki Ŝycia społecznego" [7].
Wszystkie wyŜej wymienione definicje bezpieczeństwa energetycznego obejmują trzy główne aspekty
przedmiotowe bezpieczeństwa: energetyczny, ekonomiczny (rynkowy) i ekologiczny.
Aspekt energetyczny obejmuje bilansowanie strony popytowej i podaŜowej oraz zagadnienia techniczne
związane z infrastrukturą techniczną i jej zarządzaniem. Zbilansowanie energetyczne kraju polega na
zrównowaŜonym dostosowaniu, w kaŜdej chwili i w perspektywie wieloletniej, podaŜy do prognozowanego
zapotrzebowania na energię i paliwa, z uwzględnieniem aspektów ekonomicznych i ekologicznych oraz
moŜliwości zarządzania popytem na energię, bez ograniczania zaspokojenia potrzeb odbiorców na energię
uŜyteczną.
Niezawodność systemu jest pojęciem nadrzędnym dla poszczególnych systemów sieciowych w aspekcie
technicznym. Niezawodność systemu to zdolność do dostarczania odbiorcom wymaganej ilości paliw i
energii przy zachowaniu określonych standardów. Dotychczas był to podstawowy czynnik decydujący o
bezpieczeństwie dostaw energii odbiorcom, ale postęp techniczny pozwala obecnie na stosowanie
rozwiązań, co najmniej częściowo niezaleŜnych od systemów sieciowych [8]. Wskazać tutaj naleŜy rozwój
generacji rozproszonej.
W ramach niezawodności systemu rozróŜnia się dwa aspekty: wystarczalność i bezpieczeństwo pracy
systemu. Wystarczalność to zdolność systemu do dostaw paliw lub energii na pokrycie zagregowanego
zapotrzebowania odbiorców w kaŜdej chwili, z uwzględnieniem planowanych i racjonalnie oczekiwanych
wyłączeń elementów systemu (standardów jakości i niezawodności) pewności jego zasilania w energię
pierwotną, zaleŜną od stopnia jej zdywersyfikowania, posiadanych krajowych zapasów paliw i moŜliwości
interwencyjnych dostaw z zagranicy.
Dywersyfikacja bazy paliwowo-energetycznej obejmuje zróŜnicowanie struktury uŜywanych paliw i energii,
stopień uzaleŜnienia ich od importu i zróŜnicowanie kierunków ich dostaw. Celem dywersyfikacji jest
ograniczenie ryzyka obniŜenia bezpieczeństwa energetycznego kraju wskutek wystąpienia zakłóceń w
jednym ze składników bazy paliwowo-energetycznej z róŜnych powodów (politycznych, awarii
technicznych, strajków itp.).
Aspekt ekonomiczny (rynkowy) bezpieczeństwa sprowadza się przede wszystkim do zapewnienia
akceptowanej przez odbiorców końcowych ceny uŜytecznych nośników energii, określonych w umowach
cywilnoprawnych lub w taryfach. Obecnie cena ta uwzględnia równieŜ koszt bezpieczeństwa dostaw
energii, skąd wynika potrzeba rynkowej internalizacji kosztów bezpieczeństwa energetycznego. Aspekt ten
wiąŜe się równieŜ ze zdolnością sprostania konkurencyjności krajowego sektora paliwowo-energetycznego
na rynku europejskim [8].
Aspekt ekologiczny bezpieczeństwa wiąŜe się z troską o zachowanie w naleŜytym stanie środowiska
naturalnego dla przyszłych pokoleń i wymaga wypełnienia odpowiednich standardów i zobowiązań
ekologicznych oraz innych związanych, jak rozwój odnawialnych i skojarzonych źródeł energii oraz
nowych „czystych" technologii wytwarzania.
Odnawialne źródła energii
Jednym z głównych priorytetów rozwoju energetyki w najbliŜszych latach jest rozwój odnawialnych źródeł
energii, skrótowo oznaczanych jako OZE. Racjonalne wykorzystanie energii pochodzącej ze źródeł
odnawialnych, tj. energii wody, wiatru, promieniowania słonecznego, energii ziemi, czyli energii
geotermalnej oraz biomasy, jest jednym z istotnych komponentów zrównowaŜonego rozwoju przynoszącym
wymierne efekty ekologiczno-energetyczne.
Wzrost udziału odnawialnych źródeł energii w bilansie paliwowo-energetycznym świata przyczynia się do
poprawy efektywności wykorzystania i oszczędzania zasobów surowców energetycznych, poprawy stanu
środowiska poprzez redukcję emisji zanieczyszczeń do atmosfery i wód oraz redukcję ilości wytwarzanych
odpadów. W związku z tym wspieranie rozwoju tych źródeł staje się coraz powaŜniejszym wyzwaniem dla
niemalŜe wszystkich państw świata, a Europy w szczególności, co znajduje odzwierciedlenie w wielu
programach unijnych.
Znaczny wzrost zainteresowania odnawialnymi źródłami energii nastąpił w latach dziewięćdziesiątych,
szacuje się, Ŝe od roku 1990 światowe wykorzystanie energii promieniowania słonecznego wzrosło około
dwukrotnie, a energii wiatru około czterokrotnie.
W najbliŜszych latach naleŜy się spodziewać dalszego rozwoju odnawialnych źródeł energii. Wynika to z
korzyści, jakie przynosi ich wykorzystanie zarówno dla lokalnych społeczności -zwiększenie poziomu
bezpieczeństwa energetycznego, stworzenie nowych miejsc pracy, promowanie rozwoju regionalnego, jak
równieŜ korzyści ekologicznych, przede wszystkim ograniczenie emisji dwutlenku węgla. Zwłaszcza
konieczność realizacji zobowiązań międzynarodowych, wynikających z Ramowej Konwencji Narodów
Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu oraz Protokołu z Kioto, odnośnie do redukcji dwutlenku węgla,
stwarza duŜą szansę dla rozwoju odnawialnych źródeł energii, które to rozwiązania nie zawsze wydają się
ekonomicznie uzasadnione.
Odnawialne źródła energii mogą stanowić istotny udział w bilansie energetycznym poszczególnych gmin
czy nawet regionów naszego kraju. Mogą przyczynić się do zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego w
regionach, a zwłaszcza do poprawy zaopatrzenia w energię na terenach o słabo rozwiniętej infrastrukturze
energetycznej. Potencjalnie największym odbiorcą energii ze źródeł odnawialnych moŜe być rolnictwo, a
takŜe mieszkalnictwo i komunikacja [9].
Dotychczasowy rozwój energetyki odnawialnej w Polsce następował bez wsparcia państwa, a jedynie w
wyniku oddolnych inicjatyw drobnych inwestorów wspomaganych przez nieliczne instytucje pozarządowe,
a w późniejszym etapie takŜe w wyniku pomocy samorządów. Przyczyn większego wzrostu zainteresowania
odnawialnymi źródłami energii moŜna dopatrywać się równieŜ we wzroście cen paliw kopalnych, a
zauwaŜmy, Ŝe wieloletnie dopłaty państwa do energii pozyskiwanej ze źródeł konwencjonalnych nie
skłaniały do poszukiwania alternatywnych źródeł energii.
Obecnie podstawowym źródłem energii odnawialnej, wykorzystywanym w kraju, jest biomasa, z którą
równieŜ w przyszłości wiąŜe się największe nadzieje. Jej udział w bilansie paliwowym energetyki
odnawialnej w Polsce rośnie z roku na rok. Biomasa moŜe być uŜywana na cele energetyczne w procesach
bezpośredniego spalania biopaliw stałych (drewno, słomy, rośliny energetyczne itp.), gazowych w postaci
biogazu lub przetwarzane na paliwa ciekłe (np. olej, alkohol). Uprawa biomasy moŜe być w wielu regionach
szansą dla rozwoju rolnictwa i jednocześnie ograniczenia bezrobocia. Wymaga to jednak określenia
odpowiedniej polityki zarówno na szczeblu krajowym jak i regionalnym, której celem byłoby wspieranie
lokalnych inicjatyw związanych z rozwojem małych źródeł wytwarzania energii elektrycznej i ciepła.
Równie interesujące wydaje się wykorzystanie biogazu do celów energetycznych, np. z oczyszczalni
ścieków, których budowa jest jednym z priorytetów samorządów. Do bezpośredniej produkcji biogazu
najlepiej dostosowane są oczyszczalnie biologiczne, stosowane we wszystkich oczyszczalniach ścieków
komunalnych oraz w części oczyszczalni przemysłowych. Energetyczne wykorzystanie gazów z fermentacji
odpadów komunalnych i osadów ściekowych jest szansą poprawy warunków ekonomicznych i
ekologicznych gospodarki odpadami [9].
Najbardziej zasobnymi w korzystne warunki wiatrowe w skali Europy są kraje posiadające znacznej
długości linie brzegowe morza lub oceanu. Z reguły w pasach nadmorskich i nadoceanicznych wiatr wieje
najczęściej i najsilniej. Dlatego najdynamiczniejszy rozwój energetyki wiatrowej, szczególnie w ostatnich
pięciu latach, zauwaŜyć moŜna w takich krajach, jak: Dania, Niemcy, Holandia, Francja, Hiszpania czy
Portugalia. Polska nie naleŜy do krajów, w których byłyby bardzo sprzyjające warunki wiatrowe. Rejonami
najbardziej uprzywilejowanymi do wykorzystania energii wiatru są Pomorze i część Suwalszczyzny. Jednak
zbyt duŜy udział energii pochodzącej z elektrowni wiatrowych w bilansie energetycznym regionu czy nawet
kraju moŜe powodować, w warunkach występowania tzw. ciszy wietrznej, chwilowe zmiany parametrów
napięcia, a co za tym idzie narazić bardzo czułych odbiorców na straty spowodowane nagłym wyłączeniem
procesów produkcyjnych. Deficyt mocy spowodowany słabymi warunkami wietrznymi moŜe być
uzupełniony przez inne źródła, jednak muszą być one utrzymywane w ciągłej gotowości interwencyjnej, a
warto zauwaŜyć, Ŝe nie odbędzie się to w sposób natychmiastowy [10].
Innym interesującym rozwiązaniem, którego powszechność zastosowania odsuwa się jednak w
opracowywanych planach i strategiach w następne dziesięciolecia, szczególnie ze względu na duŜe koszty
inwestycyjne, są systemy fotowoltaiczne.
Podsumowanie
Zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego (niezawodności systemu energetycznego) naleŜy przypisać
róŜnym instytucjom - odpowiednio do ich roli i kompetencji: organom administracji państwowej oraz
samorządowej, przedsiębiorstwom sektora energetycznego a takŜe duŜym odbiorcom.
W tym kontekście szczególnego znaczenia nabiera problem koordynacji działań podejmowanych przez
róŜne instytucje, gdyŜ wiele aspektów bezpieczeństwa energetycznego, będąc wzajemnie skorelowanymi,
moŜe być rozwiązywanych w sposób alternatywny [11].
Generacja rozproszona (GR) i odnawialne źródła energii (OZE) są w Europie przedmiotem znacznego
zainteresowania i są uwaŜane za istotne dla osiągnięcia dwóch celów [12]:
- zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego Europy przez zmniejszenie zaleŜności od importowanych
paliw kopalnych, takich jak ropa naftowa, gaz ziemny i węgiel,
- redukcję emisji gazów cieplarnianych, a szczególnie dwutlenku węgla, ze spalania paliw kopalnych.
Systemy wykorzystujące energię odnawialną są w większości systemami generacji rozproszonej, wyjątkiem
są duŜe elektrownie wodne, szelfowe elektrownie wiatrowe i współspalanie biomasy w konwencjonalnych
elektrowniach na paliwa kopalne.
1)
Politechnika Wrocławska, Instytut Organizacji i Zarządzania, ul. WybrzeŜe Wyspiańskiego 27, 50-370
Wrocław, tel. 071 320 4018, e-mail: [email protected]
2)
Politechnika Wrocławska, Instytut Energoelektryki, ul. WybrzeŜe Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,
tel. 071 320 4413, e-mail: [email protected]
LITERATURA
[1] Ustawa Prawo energetyczne z dnia 10 04 1997 r. wraz z późniejszymi zmianami (Dz.U.153.1504)
[2] Ustawa Prawo Ochrony Środowiska z dnia 27 04 2001 r. (Dz. U.62.627)
[3] Rozporządzenie MG PiPS z dnia 30 05 .2003 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązku zakupu
energii elektrycznej i ciepła z odnawialnych źródeł energii oraz energii elektrycznej wytwarzanej w
skojarzeniu w wytwarzaniem ciepła, (Dz.U.104.971)
[4] Rozporządzenie MG z dnia 4 05 2007 r. w sprawie szczegółowych zasad funkcjonowania systemu
elektroenergetycznego, (Dz.U.93.623)
[5] Ministerstwo Gospodarki i Pracy: Doktryna zarządzania bezpieczeństwem energetycznym, Warszawa,
maj 2004.
[6] Ustawa Prawo energetyczne z dnia 10 04 1997 r. wraz z późniejszymi zmianami (Dz.U.153.1504)
[7] Ministerstwo Gospodarki i Pracy: Polityka energetyczna Polski do 2025 roku, Dokument przyjęty przez
Radę Ministrów 4 sierpnia 2005
[8] Szymczak W.: Sposoby monitoringu stanu bieŜącego systemu dystrybucji energii elektrycznej.
Konferencja Bezpieczeństwo Energetyczne Dolnego Śląska - Stan obecny i perspektywy, Karpacz, wrzesień
2007
[9] Materiały Konferencyjne Konferencji „Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w Euroregionie
Nysa", SIPH, Świdnica, grudzień 2007
[10] Koszkul Z.: Energia wiatru, szansą czy zagroŜeniem dla bezpieczeństwa energetycznego regionu?,
Konferencja Bezpieczeństwo Energetyczne Dolnego Śląska - Stan obecny i perspektywy, Karpacz, wrzesień
2007
[11] Borgosz-Koczwara M., Herlender K.: Zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego - potrzeba czy
konieczność? Energetyka 2007, nr 12
[12] Jakość zasilania - poradnik, Rob van Gerwen - Generacja rozproszona i odnawialne źródła energii,
Polskie Centrum Promocji Miedzi, listopad 2006